package tree;

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

/**
 * 普通的二分搜索树
 */
public class BST<E extends Comparable<E>>{

    private class Node{
        public E e;
        public Node left;
        public Node right;


        public Node(E e){
            this.e = e;
            this.left = null;
            this.right = null;
        }
    }


    private Node root;
    private int size;

    public BST(){
        root = null;
        size = 0;
    }

    public int getSize(){
        return size;
    }

    public boolean isEmpty(){
        return size == 0;
    }

    public void add(E e){

        root = add(root,e);
    }

    // 退出条件：node == null，此时的node表示的新增节点
    // 返回值是新增节点
    public Node add(Node node,E e){
        if(node == null){
            //此时没有节点了，需要新增节点
            size++;
            return new Node(e);
        }

        if(e.compareTo(node.left.e) < 0){   //小于左子树，那就往左边遍历
            // 此时的node表示的是新增节点的父节点
            node.left = add(node.left,e);
        }else if(e.compareTo(node.right.e) > 0){    //大于右子树中的值，往右遍历
            node.right = add(node.right,e);
        }

        return node;
    }

    //广度优先遍历,需要使用while循环和借助队列（FIFO）来实现
    public void levelOrder(){
        Queue<Node> queue = new LinkedList<>();
        queue.add(root);

        while ( !queue.isEmpty() ){
            // step1: 取出当前节点，
            // step2: 然后将当前节点的左右孩子放入队列中
            Node cur = queue.remove();
            System.out.println("广度优先遍历：" + cur.e);
            if(cur.left != null){
                queue.add(cur.left);
            }

            if(cur.right != null){
                queue.add(cur.right);
            }
        }
    }

    // 反转二叉树
    public void invertTree(){

        root = invertTree(root);

    }

    // 反转二叉树
    // 退出条件：node == null的时候
    // 返回值：反转之后的根节点
    private Node invertTree(Node node){
        if(node == null){
            return null;
        }

        //开始反转
        Node temp = node.left;
        node.left = invertTree(node.right); //用左子树去接住遍历右子树之后的根节点
        node.right = invertTree(temp);      //用右子树去接住遍历左子树之后的根节点】
        return node;

    }


    //查找二分搜索树的最小节点,查左子树,如果左子树某一节点没有左子树了，那就是最小节点
    public Node findMin(){
        return findMin(root);
    }

    private Node findMin(Node node){
        if(node.left == null){
            return node;
        }

        return findMin(node.left);

    }

    // 删除二分搜索树的最小值
    public Node removeMin(){
        Node ret = findMin();
        //删除最小节点
        root = removeMin(root);
        return ret;
    }

    // 返回删除节点之后新的二分搜索树的根
    private Node removeMin(Node node){
        if(node.left == null){
            //开始删除
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;  // 便于垃圾收集器回收内存
            size--;
            return rightNode;
        }

        //维护树的结构
        node.left = removeMin(node.left);
        return node;
    }


    // 查找二分搜索树最大值
    public Node findMax(){
        Node maxNode = findMax(root);

        return maxNode;
    }

    // 返回最小节点
    private Node findMax(Node node){
        if(node.right == null){ //当这个节点没有右孩子的时候，这个节点就是最大的
            return node;
        }

        //需要从右子树开始查
        Node ret = findMax(node.right);
        return ret;
    }

    // 删除二分搜索树最大值节点
    public Node removeMax(){
        Node maxNode = findMax();
        //删除二分搜索树
        root = removeMax(root);
        return maxNode;
    }

    // 返回值是删除节点之后，新二分搜索树的根节点
    private Node removeMax(Node node){
        if(node.right == null){
            //该节点就是最大值节点
            Node leftNode = node.left;
            node.left = null;   //方便GC回收
            size--;
            return leftNode;
        }

        node.right = removeMax(node.right);
        return node;
    }


    //删除任意元素
    public void remove(E e){
        root = remove(root,e);
    }

    private Node remove(Node node,E e){
        if(node == null){
            //没有该节点
            return null;
        }

        if(e.compareTo(node.e) < 0){    //往左子树查
            node.left = remove(node.left,e);
            return node;
        }else if(e.compareTo(node.e) > 0){  //往左子树查
            node.right = remove(node.right,e);
            return node;
        }else{ //e.equals(node.e)
            //值相等，此时需要删除该节点
            //第一种情况，node的左子树为null
            if(node.left == null){
                Node rightNode = node.right;
                node.right = null;
                size--;
                return rightNode;
            }

            //第二种情况,node的右子树为null
            if(node.right == null){
                Node leftNode = node.left;
                node.left = null;
                size--;
                return leftNode;
            }

            // 第三种情况，node的左右子树都不为null
            // 找到比待删除节点的中的最小节点，即待删除节点的右子树中，最小的节点
            // 使用successor替换掉node节点
            Node successor = findMin(node.right);
            successor.right = removeMin(node.right);
            size++;


            successor.left = node.left;
            node.left = node.right = null;  //删除node节点
            size--;

            return successor;

        }
    }




}
